[发明专利]一种利用微波辐射计被动测量地球轨道偏心率的方法

说明书

本发明公开了一种利用微波辐射计被动测量太阳辐射随日地距离变化关系来测量地球轨道偏心率的方法，该方法只需在近日点和远日点附近时间利用微波辐射计自身观测太阳辐射亮温，无需其他测试仪器仪表和特殊测试环境就可实现地球公转轨道偏心率的测量。本发明利用微波辐射计被动测量太阳辐射法测量地球轨道偏心率的技术避免了复杂的天文计算和仪器观测，仅仅通过微波辐射计自动跟踪观测太阳，即可直接测量出地球轨道偏心率。

【技术领域】

本发明属于被动微波遥感探测领域，具体涉及一种利用微波辐射计被动测量地球轨道偏心率的方法。

【背景技术】

地球轨道偏心率的变化对地球公转椭圆轨道有明显的影响，造成了日地距离微小的周期性变化。近几年对气候的研究中发现地球轨道偏心率周期振荡往往对应着气候变化的一些重要事件，此外地球轨道偏心率对卫星轨道参数设计和天文观测等都有一定的影响。因此，地球轨道偏心率的监测是一项重要的工作。现如今地球轨道偏心率一般通过天文望远镜观测以及复杂的天文计算获得，这种观测计算方式对于设备和技术水平要求高，计算较为复杂，而且这些设备普通人难以接触到，不利于我们长期观测和监测地球轨道偏心率的变化。

【发明内容】

针对上述问题，本发明提供一种利用微波辐射计被动测量地球轨道偏心率的方法，该方法不仅避免了复杂的天文计算和观测，对观测环境要求低且易于实现，能够实现自动测量和长期监测，该技术不仅实现了地球轨道偏心率的监测，同时还扩展了微波辐射计的应用领域。

本发明是通过以下技术方案实现的，提供一种利用微波辐射计被动测量地球轨道偏心率的方法，包括以下步骤：

S1实时计算太阳方位角、高度角；

S2控制转台使天线指向太阳，所述转台为方位和俯仰转台；

S3固定天线仰角，通过步进方式控制微波辐射计转台天线指向太阳中心位置，控制方位转台转动天线扫描太阳，观测各方向的亮温；

S4移动天线方位，使得太阳不在天线波束内，控制天线俯仰对天空进行扫描，利用俯仰天空扫描数据计算各个仰角的大气衰减；

S5校准大气衰减，计算没有大气衰减时候观测的太阳辐射到达天线的辐射亮温；

S6根据S4及S5计算得到地球轨道偏心率。

特别的，所述S1根据日地轨道关系，计算太阳方位角A_z和高度角El，具体按照如下公式进行计算：

T₀＝(t_s-12)·15°(1)，

E_l＝arcsin(sinθ_latsinδ+cosδcosT₀)(2)，

于公式(1)中，t_s为太阳时角,于公式(2)和公式(3)中，δ为太阳赤纬，θ_lat为微波天线所在纬度。

特别的，所述S3中方位转台在角度-10°～10°内转动天线扫描太阳。

特别的，所述S3中亮温包括太阳辐射经过大气衰减到达天线的亮温和大气辐射亮温，当太阳在天线波束内时，天线观测的亮温按如下公式计算：

当太阳不在波束内时，观测天空时的亮温按如下公式计算：

所述太阳辐射到达天线被接收的亮温由公式(4)和公式(5)相减得到，整理后得到如下公式：